摘要：本文主要是對聚丙烯酰胺的生產方法進行闡述，主要包括水溶液聚合法、反相乳液聚合、反相微乳液聚合、懸浮聚合、沉淀聚合、輻射聚合法、泡沫聚合法等，針對各類方法存在的優缺點，探討國內生產中存在的不足和改進方向。
聚丙烯酰胺（PAM）是一類重要的水溶性高分子聚合物，是由丙烯酰胺均聚或與其他單體共聚而成，質量分數在50%以上的線性水溶性高分子化學產品的總稱。源于分子結構上的特性，PAM具有特殊的物理化學性質，由于結構單元中含有酰胺基，易形成氫鍵，具有良好的水溶性和很高的化學活性，易通過接枝或交聯得到支鏈或網狀結構的多種改性物。PAM及其衍生物都是通過丙烯酰胺（AM）的自由基聚合制成的均聚物或共聚物。具體生產方法主要有以下幾種：
1、水溶液聚合
該方法在生產中既可靠又經濟合理，是PAM的主要生產技術。AM水溶液在適當的溫度下，幾乎可以使用所有的自由基引發方式進行聚合，聚合過程遵循一般自由基聚合反應的規律，自由基聚合反應的全過程一般由鏈引發、鏈增長、鏈終止和鏈轉移四個基元反應組成。AM聚合反應放熱量大，約82.8KJ/mol（1170kJ/kg），而PAM水溶液的黏度又很大，所以散熱較困難。工業生產中根據產品性能和劑型要求，可采用低質量分數（8%-12%），中質量分數（20%-30%）或高質量分數（＞40%）聚合。一般PAM膠體采用低質量濃度AM水溶液在引發劑作用下直接聚合而得，PAM干粉則多用中質量濃度或高質量濃度AM溶液進行聚合，聚合后得到的PAM膠體經造粒、捏合、干燥、粉碎后制得產品，其中的聚合反應是關鍵工序。
水溶液聚合法操作簡單、環境污染少、聚合物產量高且易獲得高相對分子質量的聚合產物。目前，水溶液聚合的研究己經比較深入，不僅合成出較高相對分子質量的NPAM和CPAM，對AM與其他物質共聚制備AP、AM及兩性離子型聚丙烯酰胺也有深入的研究。與本體聚合相比，溶液聚合的優點是：有溶劑為傳熱介質，聚合溫度容易控制；體系中的聚合物濃度較低，容易消除自動加速現象；聚合物分子量較均一；不易進行鏈自由基大分子轉移而生成支化或交聯的產物；反應后物料也可以直接使用。但該法也存在一些缺點，聚合溶液質量分數低（10%左右，基于總質量），在制成干粉過程中，高溫烘干和剪切作用又容易使高分子鏈降解和交聯，使粉劑產品的溶解性、絮凝性等性能變差。
2、反相乳液聚合
反相乳液聚合是將單體的水溶液按一定比例加入到油相中，借助于油包水型乳化劑分散在油介質中，在引發劑作用下進行乳液聚合，所得產物是穩定的被水溶脹的聚合物微粒（100-1000nm）在油中的膠體分散體，即W/O型膠乳，經共沸蒸餾脫水后得到粉狀PAM。反相乳液聚合體系包括：水溶性AM單體、水溶性陽離子或陰離子功能單體、引發劑、W/O型乳化劑、水相、連續相和助劑等。
由于聚合反應是在分散于油相中的AM微粒中進行，在聚合過程中放出的熱量散發均勻，反應體系平穩，易控制，聚合速率高，產物相對分子質量高等特點，在PAM生產中的地位正逐年增加。反相乳液聚合生產的PAM膠乳與水溶液聚合法生產的水溶膠產品和干粉產品相比較，膠乳的溶解速度快，相對分子質量高且分布窄，殘余單體少，聚合反應過程黏度小，聚合速率大，易散熱也易控制，適宜大規模生產。但該法需大量有機溶劑，生產成本稍高，技術較復雜。
3、反相微乳液聚合
反相乳液聚合雖然有其優點，但仍存在產物的平均相對分子質量較低，乳膠的粒徑分布寬且容易凝聚等不足，于是人們從常規反相乳液聚合轉向了反相微乳液聚合。微乳液是由油、水、乳化劑和助乳化劑組成的各相同性、熱力學上穩定的、透明或半透明膠體分散體系，其分散相尺寸為納米級。與反相乳液聚合相比，反相微乳液聚合制備的乳液更穩定，膠乳粒徑分布更均勻，具有產物相對分子質量高明性好、乳膠束粒徑小、粒徑分布窄、反應速率快等優點。反相微乳液聚合體系主要由單體水溶液、油相、乳化劑、引發劑四種基本組分組成，通過聚合得到油包水的聚物微粒。反相微乳液聚合法特別受到海上采油的重視，這是AM共聚物合成的一個方向。但其工業化生產受到限制，因為聚合時所需表面活性劑與單體之比高，以致于成本太高。
4、懸浮聚合法
懸浮聚合通常是采用強烈的攪拌將單體或單體混合物分散在介質中（有機溶劑），成為細小的微粒再進行聚合。聚合體主要由單體、引發劑、有機溶劑和分散穩定劑四部分組成。懸浮聚合工藝簡單，聚合熱易于排除，操作控制方便，聚合物易于分離、洗滌、干燥，產品也較純凈、均勻、穩定，且可直接用于加工成型。但是由于懸浮聚合中，大量的有機溶劑被使用，生產操作不太可靠，有機溶劑的回收作業是懸浮聚合中的一個難題，而且聚合成本高，所以懸浮聚合在國內也沒有被廣泛采用。
5、沉淀聚合法
在AM水溶液中加入有機溶劑，AM可進行沉淀聚合，在該聚合反應過程中，PAM一旦生成就沉淀析出，使反應體系出現兩相，故叫沉淀聚合。沉淀聚合得到的聚合物相對分子質量較低，因為在聚合過程中使用的有機溶劑，對AM的聚合是很活潑的鏈轉移劑，此外，當聚合物的分子鏈增長到一定長度后便沉淀出來， 因而限制了分子鏈的進一步增長， 但沉淀聚合生產的PAM分子質量分布窄，殘余單體少，沉淀聚合體系黏度小，聚合熱易散發，聚合物分離和干燥都比較容易。
6、輻射聚合法
輻射聚合法屬于本體聚合的一種，是指聚合體系只有單體和引發劑，而不加其他溶劑或稀釋劑的聚合反應方法。AM水溶液在輻射作用下進行聚合，在30%丙烯酰胺的水溶液中，加入乙二胺四乙酸二鈉等添加劑，脫除氧氣后用60Co源的γ射線輻射進行引發聚合， 再經造粒、干燥、粉碎即得PAM。輻射聚合的優點是消耗能量低，反應易控制，生產工藝簡單，產品純度高，缺點是難以獲得高線型分子和高聚合率的產品，設備投資大，產品分子質量分布很寬，以60Coγ-射線引發的AM水溶液輻射聚合已實現工業化，但規模很小，此法所得產品適用于沙漠改造。
7、泡沫聚合法
泡沫聚合法是利用氣體將聚合體系分隔成無數細小的泡沫，使聚合體系組分轉化為泡沫液膜和連接多個液膜的“多面邊界液胞”，反應單體在形成的特殊分散相中進行聚合的方法。用泡沫聚合法制成聚合物含水量低，大大降低了干燥等后處理工藝的難度，產生泡沫的方式主要是通過碳酸氫鹽或碳酸鹽的熱分解或與酸反應放出CO2，使產物具有多孔結構，加快產物吸水速率，避免了將產物磨成細粉以達到提高吸水率和吸水量的目的，但是該法不容易控制，會使產物交聯而失去性能。
我國PAM系列產品還需在以下幾個方面努力：
1）提高產品分子質量、溶解性能以及耐溫抗鹽和抗剪切性能，研制新型、低毒的PAM，在聚合物分子主鏈或側鏈上引人不同的基團改善其性能，穩定產品質量，使產品系列化；
2）降低PAM產品中殘余單體含量，減少對生態的危害；
3）加大生產技術開發上的投入，開發更先進的連續化、自動化的聚合工藝，提高生產技術水平，在滿足產品標準的前提下應力求簡單、管理方便，運行可靠，組成較佳工藝流程；
4）擴大應用，刺激生產。今后除了繼續擴大PAM在石油開采、水處理及造紙工業上的應用外，還要大力開發PAM在制糖、感光材料、吸水性樹脂、電鍍、食品、船舶、陶瓷、礦冶等領域中的應用。
